
长时程三维成像揭示了复杂的多细胞系统是如何生长和发育的,以及细胞是如何随着时间的推移而移动和相互作用的,从而揭示了发育、疾病和再生方面的重要知识。
光片显微镜一次只照射样品的一个薄片,大大减少了光损伤,保护了样品的活性。这种温和的高速技术可在数小时甚至数天内提供清晰的体数据,使研究人员能够实时捕捉生物学的发展过程。
水生生物
许多水生物种与高等脊椎动物共享关键的遗传和发育通路,这使它们成为研究基因功能、疾病机制以及早期发育的重要模型。它们的胚胎在体外发育,且组织透明,使科学家能够实时观察生物过程,从而获得在不同物种间往往具有保守性的洞见。
得益于 Viventis Deep 光片显微镜的双光照与双视角检测能力,尤其是其专为长时间成像设计的开放式顶部结构,这类研究能够显著受益。
水螅(Hydra)
三例水螅再生过程的 67 小时时间序列成像。图像为沿 z 轴的最大强度投影。实验动物表达外胚层报告基因(ecto [β-act-RFP]),以灰色显示。通过切割成体水螅获得细胞球,并进行近 3 天的拍摄,以观察体轴的再生过程。水螅是一种小型淡水刺胞动物,其具有惊人的再生能力,是一个极具吸引力的模型系统。
表达外胚层报告基因(ecto [β-act-RFP],灰色)的水螅的 Z 轴堆叠图像。该 460 微米 Z-stack 扫描比较了检测物镜 1(左)、物镜 2(中)以及融合数据(右)的图像质量。在 Viventis Deep 中,双视角检测能够以最佳质量获取整个体积范围内的大型多细胞系统图像。
海鞘(Ascidian)胚胎
早期海鞘囊胚阶段的 3 小时时间序列成像。三维重建图像由 AI 图像分析软件 Aivia 生成。通过向卵中注射 PH::Tomato mRNA 来标记细胞膜(青色)。研究人员旨在获取完整的胚胎四维数据(3D + 时间)用于网格重建,这些网格可用于测量角度和评估相对张力,从而构建时空生物力学图谱。Viventis Deep 的双视角检测系统在实现整个样本体积内高质量三维重建方面发挥了关键作用。帧间隔为 2 分钟。
海胆幼体
变态后 1 周的海胆幼体。三维图像使用 AI 图像分析软件 Aivia 构建。通过 HCR 原位杂交检测两个昼夜节律基因的表达,分别以青色和紫色显示。细胞核以灰色显示。Viventis Deep 的双视角检测使研究人员能够清晰重建样本内部结构,并在原位杂交后实现转录本信号的定位。
植物
长期三维成像在植物生物学中具有极大优势,因为它允许研究人员在活体组织中实时观察动态过程。
Viventis Deep 系统的开放顶部设计结合其定制样品支架,使植物幼苗易于安装,并支持其竖直生长。
拟南芥(Arabidopsis thaliana)根
该 20 小时时间序列成像展示了一株萌发后第 6 天的拟南芥根的生长过程,通过沿 z 轴最大强度投影进行可视化。左图显示用 UBQ10::RCI2A-TdTomato 标记的质膜(亮青色),右图为对应的明场通道图像。一株 3 天大的幼苗被转移至 Viventis Deep 样品孔中,并在 3 天后开始成像。在时间推移过程中,根呈现出近 1 毫米的垂直生长,同时可见根冠细胞的脱落。为了保持根始终处于视野范围内,成像过程中使用了集成于 Viventis 软件中的自动目标跟踪模块。时间标尺以“小时:分钟”表示,帧间隔为 30 分钟。
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